Преимущества литий-ионного аккумулятора

По сравнению с другими высокоэнергетическими вторичными батареями, такими как Ni-Cd, Ni-MH, свинцово-кислотные батареи и т. д.,Литий-ионныйАккумуляторы имеют значительные преимущества в производительности, которые в основном отражаются в следующих аспектах.

(1) Высокое рабочее напряжение

Использование углеродсодержащих интеркаляционных соединений лития, таких как графит или нефтяной кокс, вместо металлического лития в качестве отрицательного электрода снизит напряжение батареи. Однако из-за низкого потенциала интеркаляции лития потери напряжения можно свести к минимуму. В то же время выбор подходящего интеркаляционного соединения лития в качестве положительного электрода батареи и выбор соответствующей электролитной системы (определение электрохимического окна блока литий-ионной батареи) может обеспечить более высокое рабочее напряжение блока литий-ионной батареи (- 4В), что значительно выше, чем в батареях водной системы.

(2) Большая удельная мощность

Хотя замена металлического лития углеродистыми материалами снизит удельную массовую емкость материала, на самом деле, чтобы обеспечить определенный срок службы металл литиевой вторичной батареи, отрицательный металлический литий обычно превышается более чем в три раза. Фактическое снижение удельной массовой емкости невелико, а удельная объемная емкость незначительна.

(3) Высокая плотность энергии

Более высокое рабочее напряжение и объемная удельная емкость определяют более высокую плотность энергии вторичных литий-ионных аккумуляторов. По сравнению с Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторами, которые широко используются в настоящее время, вторичные литий-ионные аккумуляторы имеют самую высокую плотность энергии и по-прежнему имеют большой потенциал развития.

(4) Хорошие показатели безопасности и длительный срок службы.

Причина, по которой батарея, использующая металлический литий в качестве анода, небезопасна, заключается в том, что структура положительного электрода литий-ионной батареи изменяется и образуется пористый дендрит. Он может пробить сепаратор и вызвать внутреннее короткое замыкание, а литий-ионные аккумуляторы не имеют такой проблемы и очень безопасны. Чтобы предотвратить присутствие металлического лития в аккумуляторе, во время зарядки следует контролировать напряжение. В целях страховки литий-ионные аккумуляторы оснащены множеством защитных устройств. Литий-ионные аккумуляторы не имеют каких-либо структурных изменений интеркаляции и деинтеркаляции ионов лития на катоде и аноде в процессе зарядки и разрядки (в процессе интеркаляции и деинтеркаляции будет происходить некоторое расширение и сжатие решетки), а также потому, что интеркаляционное соединение прочнее, чем металлический литий. Оно более стабильно и не образует литиевые дендриты в процессе зарядки и разрядки, тем самым значительно улучшая показатели безопасности аккумулятора, а также значительно увеличивается срок службы. Литий-ионные батареи были исключены из числа опасных грузов Отделом перевозки опасных грузов Министерства транспорта США и IAIT (Международной ассоциацией авиации и транспорта) в 1989 и 1990 годах соответственно.

(5) Малая скорость саморазряда

Литий-ионный аккумулятор использует систему неводного электролита, а литий-интеркаляционный углеродный материал термодинамически нестабилен в системе неводного электролита. Во время первого процесса зарядки и разрядки на поверхности углеродного отрицательного электрода образуется твердая межфазная пленка (SEI) из-за восстановления электролита, что позволяет ионам лития проходить через него, но не электронам, и позволяет электроду быть активным. материалы с разным зарядом, которые могут пройти. В относительно стабильном состоянии он имеет низкую скорость саморазряда.

(6) Чистый и экологически чистый

Литий-ионные аккумуляторные блоки не содержат токсичных веществ, таких как свинец, фортуна, ртуть и т. д. В то же время, поскольку аккумулятор должен быть хорошо запечатан, во время использования выделяется очень мало газа, не вызывая загрязнения окружающей среды. Растворитель, используемый для растворения связующего в процессе производства, также может быть полностью восстановлен. Sony и другие крупные компании-производители литий-ионных аккумуляторов начали переработку литий-ионных аккумуляторов и переработку материалов (таких как сверла по металлу и т. д.) с 1997 года. Кроме того, в 1996 году литий-ионные аккумуляторы Sony были сертифицированы на соответствие международному экологическому стандарту IS014001 [71O

(7) Высокая эффективность по току

В отличие от любых предыдущих аккумуляторных батарей с водными системами, литий-ионные батареи не выделяют газ во время обычных процессов зарядки и разрядки, а эффективность по току близка к 100%. Это свойство особенно подходит для использования в качестве аккумуляторов для хранения и преобразования энергии.